面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用

編者按近來，物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展得到了社會各界的廣泛關(guān)注，國家電網(wǎng)公司高度重視物聯(lián)網(wǎng)的研究和應(yīng)用，本報特刊登物聯(lián)網(wǎng)知識普及文章，以饗讀者。

物聯(lián)網(wǎng)是指“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，通過傳感器、射頻識別、全球定位系統(tǒng)等技術(shù)，采集任何被測物的聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種信息，并通過各類可能的網(wǎng)絡(luò)接入，實現(xiàn)物與物、物與人的廣泛連接，實現(xiàn)被測物的智能化感知、識別、交互和管理。物聯(lián)網(wǎng)可應(yīng)用于軍事、智能交通、數(shù)字家庭、食品安全、旅游服務(wù)、城市公共管理、現(xiàn)代物流、生產(chǎn)制造、醫(yī)療健康等多個領(lǐng)域。

    智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)作為具有重要戰(zhàn)略意義的高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)，已引起世界各國的高度重視，我國政府不僅將物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)上升為國家戰(zhàn)略，并在產(chǎn)業(yè)政策、重大科技項目支持、示范工程建設(shè)等方面進行了全面部署。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智能電網(wǎng)將會形成一個以電網(wǎng)為依托，覆蓋城鄉(xiāng)各用戶及用電設(shè)備的龐大的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，成為“感知中國”的最重要基礎(chǔ)設(shè)施之一。智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的相互滲透、深度融合和廣泛應(yīng)用，將能有效整合通信基礎(chǔ)設(shè)施資源和電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施資源，進一步實現(xiàn)節(jié)能減排，提升電網(wǎng)信息化、自動化、互動化水平，提高電網(wǎng)運行能力和服務(wù)質(zhì)量。智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，不僅能促進電力工業(yè)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)升級，更能夠創(chuàng)造一大批原創(chuàng)的具有國際領(lǐng)先水平的科研成果，打造千億元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

    物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)

    融合智能電網(wǎng)應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)主要分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

    感知層包括感知控制子層和通信延伸子層。感知控制子層是對物理世界感知、識別、信息采集的各類傳感器。通信延伸子層是將物理實體聯(lián)接到網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的通信終端模塊或延伸網(wǎng)絡(luò)。智能電網(wǎng)通過感知控制子層實現(xiàn)各環(huán)節(jié)電氣量、非電氣量、微環(huán)境等信息的采集，并通過通信延伸子層接入物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層。

    網(wǎng)絡(luò)層包括接入網(wǎng)和核心網(wǎng)，實現(xiàn)感知層與應(yīng)用層間信息的傳遞、路由和控制。鑒于智能電網(wǎng)對數(shù)據(jù)安全、傳輸可靠性及實時性的嚴格要求，物聯(lián)網(wǎng)的信息傳遞、匯聚與控制主要依托電力專用通信網(wǎng)實現(xiàn)，在不具備條件或特殊條件下也可借助公網(wǎng)。

    應(yīng)用層包括應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施/中間件和各種應(yīng)用。應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施/中間件是實現(xiàn)信息存儲、計算的基礎(chǔ)設(shè)施，為各種應(yīng)用提供技術(shù)支撐。應(yīng)用層通過先進的信息分析處理技術(shù)實現(xiàn)電網(wǎng)智能化的決策、控制和服務(wù)。

    智能電網(wǎng)中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

    物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將進一步助力智能電網(wǎng)的實現(xiàn)，如設(shè)備狀態(tài)的預測和調(diào)控，資產(chǎn)全壽命周期管理的輔助決策，電網(wǎng)與用戶間的智能互動等。

    利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過在常規(guī)機組內(nèi)布置各種傳感器掌握機組運行狀態(tài)，包括各種技術(shù)指標與參數(shù)，可提高常規(guī)機組運行維護水平;通過在壩體部署壓力傳感器群監(jiān)測壩體變形情況，規(guī)避水庫調(diào)度風險;通過各類氣象傳感   器實時采集風電場、光伏發(fā)電廠的風速、風向、溫度、濕度、氣壓、降雨、輻射等微氣象信息，實現(xiàn)新能源發(fā)電的監(jiān)控和預測。

   利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過各類傳感器監(jiān)測輸變電設(shè)備的微氣象環(huán)境、線路覆冰、導線微風振動幅度、導線溫度與弧垂、輸電線路風偏、桿塔傾斜度、圖像視頻、絕緣子污穢度等信息，與電網(wǎng)運行信息進行融合、分析，及時發(fā)現(xiàn)并消除缺陷，提高電網(wǎng)運行水平。

    利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過在桿塔、輸電線路或重要設(shè)備上部署各種傳感器，實現(xiàn)目標識別、侵害行為的有效分類和區(qū)域定位，提高電力設(shè)備全方位防護水平。

    利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過傳感器監(jiān)測電力現(xiàn)場作業(yè)人員、設(shè)備、環(huán)境等方面信息，實現(xiàn)智能化互動，減少誤操作風險和安全隱患，提高作業(yè)效率和安全性。

    利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能及時獲知用戶側(cè)需求，有助于實現(xiàn)智能用電雙向交互服務(wù)、智能家居、家庭能效管理、分布式電源接入以及電動汽車充放電，提高供電可靠性和用電效率，并為節(jié)能減排提供技術(shù)保障。

    利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過傳感器實時感知電動汽車運行狀態(tài)、電池使用狀態(tài)、充電設(shè)施狀態(tài)以及當前網(wǎng)內(nèi)能源供給狀態(tài)并進行綜合分析，實現(xiàn)對電動汽車、電池、充電設(shè)施、人員及設(shè)備的一體化集中管控、資源的優(yōu)化配置。

    利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過各類傳感器監(jiān)測電力設(shè)備的全景狀態(tài)信息，評估設(shè)備狀態(tài)并預估壽命，為周期成本最優(yōu)提供輔助決策等功能，實現(xiàn)電力資產(chǎn)全壽命周期管理，提高電網(wǎng)運行水平、管理水平。

    智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的深度融合發(fā)展不僅能加強電廠、電網(wǎng)以及用戶間的互聯(lián)互動，提高電網(wǎng)信息化、自動化、互動化水平，也將使生活更智能、更節(jié)能，極大提升生活品質(zhì)。